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28.01.2016 | Original Paper | Ausgabe 2/2016

Cellulose 2/2016

Effect of homogenization (microfluidization) process parameters in mechanical production of micro- and nanofibrillated cellulose on its rheological and morphological properties

Zeitschrift:
Cellulose > Ausgabe 2/2016
Autoren:
Hesam Taheri, Pieter Samyn
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s10570-016-0866-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

The rheological properties of microfibrillated cellulose (MFC)/nanofibrillated cellulose (NFC) suspensions have an important role during processing and mixing. In this work, the process parameters for MFC/NFC production within a microfluidizer (i.e., the size of interaction chamber and number of passes) were varied to investigate the influences on morphology, zeta potential, chemical properties and rheological features including viscosity, creep, strain recovery and yield stress behavior. The stability and appropriate viscosity of the fiber suspensions can be controlled by optimizing the processing conditions, resulting in a reduction in fiber diameter and most negative zeta potential value. The viscosity increased with higher amount of fibrillation by using a smaller chamber or higher number of passes, but intermediate plateau values are characteristic for temporary aggregation and breaking-up of the fiber network. The creep response and yield stress have been described by parameters of the Burger model and Herschel–Bulkley model, respectively, showing a more prominent effect on yield stress of chamber size than number of passes. The network formation leads to lower creep compliance and step-like strain recovery. The transition from gel-like to liquid-like behavior as characterized by the dynamic yield point at a specific strain, is almost independent of the processing conditions. Most important, the total number of passes applied in production can be directly related to the rotational Péclet number, which combines rheological and morphological data.

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Zusatzmaterial
Supplementary material 1 (DOCX 964 kb)
10570_2016_866_MOESM1_ESM.docx
Literatur
Über diesen Artikel

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